KR20140117082A

KR20140117082A - 카트리지필터용 여과조제 볼의 제조방법

Info

Publication number: KR20140117082A
Application number: KR1020130031996A
Authority: KR
Inventors: 임상덕; 김영환
Original assignee: 임상덕; 김영환
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-07

Abstract

본 발명은 카트리지필터용 여과조제 볼의 제조방법 및 여과조제 볼을 이용한 수도관 정수용 카트리지필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 경수(硬水)인 수돗물을 연화(軟化)시키고 탈취·항균 및 음이온 발산효과에 의하여 수질을 개선할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.
전술한 본 발명은, 자연에서 채취된 세리사이트(sericite)와 일라이트(illite)를 굵은 입자로 파쇄한 후 불순물을 선별하고 곱게 분쇄하여 300메시 이상의 입도를 갖는 체로 걸러서 광물분말을 준비하는 단계; 세리사이트분말 48∼52중량％, 일라이트분말 43∼47중량％, 활성탄분말 3∼5중량％, 이산화티탄(titanium dioxide)분말 0.8∼1.2중량％를 고르게 혼합하는 단계; 분말혼합물을 물과 반죽하고, 반죽물을 3∼7mm의 크기를 갖는 볼(bsall) 형태로 성형하는 단계; 성형된 볼(bsall)을 건조실에 투입하고, 70∼80℃의 온도를 부여하여 24∼30시간 건조하는 단계; 건조가 완료된 볼 형태의 알갱이들을 열 가마에 투입하고 1,000∼1,200℃의 열을 가하여 소성(燒成)하는 단계; 소성이 완료된 볼 형태의 알갱이를 상온에서 4∼5시간 냉각하여 여과조제 볼을 완성하는 단계; 완성된 여과조제 볼은 원통형 금속망으로 구성된 카트리지필터에 넣어 수도관에 결합하여 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 카트리지필터용 여과조제 볼의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

Description

카트리지필터용 여과조제 볼의 제조방법 및 여과조제 볼을 이용한 수도관 정수용 카트리지필터{a cartridge filter of clear water pipe and filter aid ball process for cartridge filter}

본 발명은 카트리지필터용 여과조제 볼의 제조방법 및 여과조제 볼을 이용한 수도관 정수용 카트리지필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 경수(硬水)인 수돗물을 연화(軟化)시키고 탈취·항균 및 음이온 발산효과에 의하여 수질을 개선할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.

일반적으로 수돗물은 상수도 체계를 통하여 공급되어 수도꼭지를 통해 배출되는 것으로서 상수도 체계를 거치는 과정에서 침전과 여과 과정을 통해 여러 가지 불순물들이 제거되고, 여과에서 걸러지지 않는 세균이나 바이러스와 같은 병원 미생물은 염소 소독을 통해 처리된다.

그러나, 현재 우리의 상수원은 상당히 오염되어 있고, 염소의 약품 성분이 수돗물에 잔류하여 상당한 냄새를 유발하므로 수돗물을 음용수로 사용하기는 적당하지 않아 별도의 정수기(淨水器)를 사용하거나 생수를 구입하여 마시는 경우가 대부분이다.

또한, 수돗물은 경도(硬度)가 높은 센물이고 정수기를 사용하더라도 음용수(飮用水)에 국한되므로 경도(硬度)가 높은 수돗물로 세안 및 목욕을 하는 경우에는 사용자의 피부에도 나쁜 영향을 주었다.

특히, 노후(老後)된 수도관을 통해 공급되는 수돗물을 목욕 용수(用水)로 사용하는 경우에는 철분과 같은 불순물이 상당히 포함되어 피부의 건강에 나쁜 영향을 주었을 뿐 아니라 철분이 많이 함유된 수돗물은 센물의 성질을 띄게되어 비누가 잘 풀리지 않아 세탁 및 목욕이 효율적으로 이루어질 수 없었다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 센물인 수돗물을 부드럽게 연화(軟化)시키는 한편, 수돗물에 탈취·항균 및 음이온 발산효과를 부여하여 수질을 개선시킬 수 있는 카트리지필터용 여과조제 볼의 제조방법 및 여과조제 볼을 이용한 수도관 정수용 카트리지필터를 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 자연에서 채취된 세리사이트(sericite)와 일라이트(illite)를 굵은 입자로 파쇄한 후 불순물을 선별하고 곱게 분쇄하여 300메시 이상의 입도를 갖는 체로 걸러서 광물분말을 준비하는 단계; 세리사이트분말 48∼52중량％, 일라이트분말 43∼47중량％, 활성탄분말 3∼5중량％, 이산화티탄(titanium dioxide)분말 0.8∼1.2중량％를 고르게 혼합하는 단계; 분말혼합물을 물과 반죽하고, 반죽물을 3∼7mm의 크기를 갖는 볼(bsall) 형태로 성형하는 단계; 성형된 볼(bsall)을 건조실에 투입하고, 70∼80℃의 온도를 부여하여 24∼30시간 건조하는 단계; 건조가 완료된 볼 형태의 알갱이들을 열 가마에 투입하고 1,000∼1,200℃의 열을 가하여 소성(燒成)하는 단계; 소성이 완료된 볼 형태의 알갱이를 상온에서 4∼5시간 냉각하여 여과조제 볼을 완성하는 단계; 완성된 여과조제 볼은 원통형 금속망으로 구성된 카트리지필터에 넣어 수도관에 결합하여 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 카트리지필터용 여과조제 볼의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

이상의 제조과정에 의하여 완성된 여과조제 볼은 세리사이트(sericite)와 일라이트(illite) 같이 자연상태에서 음이온 및 원적외선을 방출하는 천연 광물질이 사용된 것이므로 광물질의 미립물질 흡착효과에 의하여 수돗물에 잔류하는 불순물이나 유해물질을 흡착하여 제거하고 불필요한 냄새를 흡착하는 탈취효과를 얻을 수 있고 경수(硬水)를 연화시켜 부드러운 연수로 만들어 수질을 개선시킬 수 있는 동시에 음용수 뿐 아니라 목욕용수까지 정수(淨水)처리할 수 있는 것으로서 사용자의 피부를 윤택하게 하여 보호할 수 있는 등의 이점이 있는 것으로서 대외 경쟁력이 우수한 고품질·고기능성의 여과조제 볼을 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 여과조제 볼의 제조과정을 순차적으로 나열한 제조공정도.
도 2는 본 발명에 의한 수도관 정수용 카트리지필터의 분해 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 수도관 정수용 카트리지필터의 단면도,
도 4는 수도관 정수용 카트리지필터가 수도관에 결합된 상태를 예시한 단면도,
도 5는 본 발명에 의한 수도관 정수용 카트리지필터가 수도관에 결합된 상태를 예시한 사용상태도.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1의 제조 공정도를 면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

단사정계(單斜晶系)의 운모족(雲母族) 광물인 세리사이트(sericite)와 일라이트(illite)를 자연에서 채취한 후 잡석을 골라내는 불순물을 선별공정을 거쳐 곱게 분쇄한 후 300메시 이상의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 광물분말을 준비하는 단계를 실시하였다.

상기 광물들의 분쇄는 커터들이 서로 마주보며 회전되는 파쇄기에서 10∼30mm크기의 입자를 갖도록 1차 파쇄(破碎)한 후 2차로 곱게 분쇄하는 단계적인 분쇄방법을 사용하였다.

이어서, 세리사이트분말 48∼52중량％, 일라이트분말 43∼47중량％, 활성탄분말 3∼5중량％, 이산화티탄(titanium dioxide)분말 0.8∼1.2중량％를 고르게 혼합하는 단계를 실시하였다.

이어서, 분말혼합물과 물을 믹서기에 투입하여 적정점도를 갖도록 반죽한 후 반죽물이 3∼7mm의 크기를 갖는 볼(bsall) 형태로 성형하는 단계를 실시하였다.

이어서, 성형된 볼(bsall)을 건조실에 투입하고, 70∼80℃의 온도를 부여하여 24∼30시간 건조하는 단계를 실시하였다.

이어서, 건조가 완료된 볼 형태의 알갱이들을 열 가마에 투입하고 1,000∼1,200℃의 고열(高熱)을 가하여 소성(燒成)하는 단계를 실시하였다.

이때, 소성과정에서 볼에 포함된 활성탄(活性炭)이 타고 없어진 자리가 다공질(多孔質)로 형성되고, 화력의 조절에 따라 볼의 크기는 적정 크기로 조절된다.

이어서, 소성이 완료된 볼 형태의 알갱이를 상온(40∼80℃)에서 4∼5시간 냉각하여 여과조제 볼을 완성하였다.

상기 여과조제 볼은 원통형 금속망으로 구성된 카트리지필터에 충전(充塡)되며 카트리지필터는 수도관에 결합되어 수도관을 통해 배출되는 원수(原水)를 정수(淨水) 처리하여 사용할 수 있는 것이다.

시험 예 1 : 탈취효과의 측정

본 발명의 제조과정에 의하여 완성된 판지를 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 탈취효과를 측정하였으며, 시험방법은 시료를 넣은 용기와 시료를 넣지 않은 용기의 내부에 암모니아가스 500ppm을 주입하여 탈취율을 검사하는 KFIA-FI-1004 시험규격을 사용하였다.

그 결과는 표 1의 탈취율(％) 시험결과에 나타난 바와 같이, 30분마다 가스검지관을 사용하여 가스농도를 측정하였더니 시료가 투입된 용기는 최초 30분 후 탈취율이 89％로 나타났고, 60분에서는 탈취율 92％, 90분에서는 탈취율 94％, 120분에서는 탈취율 96％로 나타나 점차적으로 탈취율(％)이 높아지면서 약 2시간이 지난 후에는 암모니아 가스의 대부분이 흡착 제거되어 탈취효율이 매우 높은 것으로 나타났다.

그리고, 시료가 주입되지 않은 용기는 가스검지관으로 시료를 채취함에 따라 자연적으로 소멸되는 암모니아가스의 양을 제외하고는 탈취율(％)이 변화되지 않는 것으로 나타났다.

발급번호 : KFIG-170 의뢰인 : 김 영 환

시료명 : 합성광물 볼 접수일자 : 2013년 03월 04일

시험결과

시험항목	경과시간(분)	Blank농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
탈취시험	초기	500	500	-
	30	490	60	89
	60	480	45	92
	90	460	30	94
	120	450	25	96

(주) Blank : 시료를 넣지 않고 측정한 것임. 끝.

1) 시험방법 : KFIA-FI-1004

2) 시험가스명 : 암모니아

3) 가스농도측정 : 가스검지관

실험예 2 : 음이온 방출량의 측정시험

본 발명의 제조과정에 의하여 완성된 여과조제 볼을 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 실내온도 20℃, 습도 40％, 대기중 음이온 수 104/cc의 조건에서 음이온 방출량을 측정하였으며 측정대상물에서 방출되는 음이온을 측정하여 단위체적 당 이온수로 표시하는 KFIA-FI-1042 시험규격을 사용하였다.

그 결과는 표 2의 결에서 나타난 바와 같이 음이온 수가 813/cc로 나타나 대기중 음이온 수 104/cc보다는 약 8배 가까운 음이온을 방출하는 것으로 나타났다.

발급번호 : KFIM-247 의뢰인 : 김 영 환

시료명 : 합성광물 볼 접수일자 : 2013년 03월 04일

시험결과

항목 시료명	음이온(ION/cc)
기능성 판지 (합성광물 가공)	813

1) 시험방법 : KFIA-FI-1042

시험 예 3 : 살균효과의 측정

본 발명의 제조과정에 의하여 여과조제 볼을 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 항균효과를 측정하였으며, 시험방법은 용기 내부에 배양한 황색포도상구균과 본 발명에 의하여 제조된 시료를 함께 투입하고, 다른 용기에는 황색포도상구균만 투입하여 18시간 후 대조시료와 시험시료의 균수를 비교하여 황색포도상구균의 감소율을 측정하였다. 또한, 전술한 방법으로 18시간 배양한 폐렴균의 감소율을 함께 측정하였다.

발급번호 : KFIA-166 의뢰인 : 김 영 환

시료명 : 합성광물 볼 접수일자 : 2013년 03월 04일

시험결과

시험항목	시료구분	초기농도	24시간 후 농도	정균감소율(％)
S.aureus에 의한 항균시험	표준포	4.0×10⁶	1.4×10⁷	-
	기능성 광물		＜2.0×10⁴	99.9
K.pneumoniae에 의한 항균시험	표준포	4.2×10⁵	1.5×10⁷	-
		4.2×10⁵	기능성 광물		＜2.0×10³	99.9

1) 시험방법 : KS K 0693-2001

2) 사용균주

Staphylococcus aureus ATCC 6538

Klebsiella pneumoniae ATCC 4352

3) 비이온계면환경제 : 접종균에 0.05％ 비이온 계면활성제 사용(Snogen)

4) 표준포 사용 : KS K 0905 염색견뢰도용 첨부 백포 : Cotton

그 결과는 표 3의 정균 감소율(％) 시험결과에 나타난 바와 같이, 18시간 후 균들의 농도를 측정하였더니 시료가 투입된 황색포도상구균 배양용기에서는 정균 감소율이 99.9％로 나타났고, 시료가 투입된 폐렴균이 배양용기에서도 정균 감소율이 99.9％로 나타나 판지의 살균 및 항균효율이 매우 높은 것으로 측정되었으며, 시료가 투입되지 않은 용기에는 정균의 수가 변화되지 않은 것으로 나타났다.

전술한 제조과정의 거쳐 완성된 여과조제 볼은 세리사이트(sericite)와 일라이트(illite) 같이 자연상태에서 음이온 및 원적외선을 방출하는 천연 광물질이 사용된 것이므로 광물질의 미립물질 흡착효과에 의하여 수돗물에 잔류하는 철분과 같은 불순물이나 독성물질을 흡착하여 제거하고 불필요한 냄새를 흡착하는 탈취효과를 얻을 수 있는 동시에 경수(硬水)를 연화시켜 부드러운 연수로 만들어 수질을 개선시킬 수 있는 것으로서 항균 및 탈취효과 등을 얻을 수 있고 사용자의 피부를 윤택하게 하여 보호할 수 있는 등의 이점이 있다.

한편, 본 발명에 사용된 물질들의 특성은 다음과 같다.

상기 세리사이트(sericite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물로 결정 구조적으로는 각 원자간의 결합이 느슨하여 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립물질을 흡착할 수가 있다. 이 성질을 이용하여 흡수체 및 흡착제로 사용한다.

또한, 세리사이트는 물리적 흡착력(질소, 암모니아 95％, 인산가리 90％)과 화학적 양이온 치환작용(70∼140meg/100g)이 뛰어난 단사정계의 광물로 수분이나 가스(gas)를 약 20배까지 흡수 및 흡착하는 성질에 의하여 수돗물에 잔류하는 불순물이나 유해물질을 흡착하여 제거하고, 경수를 연화시켜 부드러운 연수로 만들어 수질을 개선할 수 있는 것이다.

상기 일라이트(illite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 미세한 운모족(雲母族) 광물로서 그 화학조성은 (K,H₃O)Al₂(Si,Al)₄O₁₀(H₂O,OH)₂이고, 알루미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질(凝灰岩質) 구조의 퇴적암 중에 산출되며, 열수성(熱水性) 광상모암의 변질광물로서 산출되는 것으로서 자연상태에서 음이온 및 원적외선을 방출하고, 향균성 및 독성의 중화·탈취효과 등의 기능을 갖는 것이다.

상기 이산화티탄(titanium dioxide)은 물에 불용인 무색의 결정 TiO2로 산화티탄(Ⅳ)이라고도 하며 티탄철광으로부터 가열되어 제조되는 백색의 결정체로 캡슐의 불투명화제, 유백화제, 크림, 파우더, 합성수지, 종이, 기타 각종 공업용도로 사용된다.

상기 활성탄(Active Carbon, Activated Charcoal)은 비(比)표면적이 크고 높은 흡착능을 가진 탄소질물질, 유기성 고분자물질에 대하여 극히 높은 흡착력이 있어 수돗물에 포함된 각종 유해성분을 제거할 수 있고, 여과조제 볼을 다공질(多孔質)로 성형하기 위해 사용된다.

한편, 상기 여과조제 볼을 이용한 수도관 정수용 카트리지필터는 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 의한 세리사이트분말, 일라이트분말, 활성탄분말, 이산화티탄분말을 반죽하여 볼(ball)로 성형하고 가열 소성(塑性)한 여과조제 볼을 사용하며, 원통형 금속망으로 구성된 카트리지(10)의 내부에 여과조제 볼(1)들이 충전(充塡)되고, 카트리지(10)의 전,후에는 유통공(11a)들이 뚫려진 캡(11)이 결합되며, 카트리지(10)는 금속하우징(20)에 삽입되고, 금속하우징(20)은 수도관(30)에 나사 결합되어 카트리지를 통과하는 수돗물의 원수(原水)를 정수처리 할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 금속하우징(20)에는 도 4와 도 5에서 도시한 바와 같이, 수도꼭지(31)가 결합되어 정수(淨水)처리된 물을 배출할 수 있도록 구성되어 있으나, 샤워용 헤드와 호스를 통해 결합하여 사용할 수도 있다.

따라서, 상기 카트리지(10)가 삽입된 금속하우징(20)을 간편하게 수도관(30)에 나사 결합하면 수도관을 흐르는 원수(原水)를 정수(淨水)처리하여 사용할 수 있는 것이므로 카트리지필터의 장착이 매우 간편하면서도 마시는 음용수 뿐 아니라 목욕용수 및 생활용수도 정수 처리하여 사용할 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

1 : 여과조제 볼
10 : 카트리지
11 : 캡
11a : 유통공
20 : 하우징
30 : 수도관
31 : 수도꼭지

Claims

자연에서 채취된 세리사이트(sericite)와 일라이트(illite)를 굵은 입자로 파쇄한 후 불순물을 선별하고 곱게 분쇄하여 300메시 이상의 입도를 갖는 체로 걸러서 광물분말을 준비하는 단계;
세리사이트분말 48∼52중량％, 일라이트분말 43∼47중량％, 활성탄분말 3∼5중량％, 이산화티탄(titanium dioxide)분말 0.8∼1.2중량％를 고르게 혼합하는 단계;
분말혼합물을 물과 반죽하고, 반죽물을 3∼7mm의 크기를 갖는 볼(bsall) 형태로 성형하는 단계;
성형된 볼(bsall)을 건조실에 투입하고, 70∼80℃의 온도를 부여하여 24∼30시간 건조하는 단계;
건조가 완료된 볼 형태의 알갱이들을 열 가마에 투입하고 1,000∼1,200℃의 열을 가하여 소성(燒成)하는 단계;
소성이 완료된 볼 형태의 알갱이를 상온에서 4∼5시간 냉각하여 여과조제 볼을 완성하는 단계;
완성된 여과조제 볼은 원통형 금속망으로 구성된 카트리지필터에 넣어 수도관에 결합하여 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 카트리지필터용 여과조제 볼의 제조방법.
제 1항의 제조방에 의하여 완성된 여과조제 볼을 사용하며,
원통형 망으로 구성된 카트리지(10)의 내부에 여과조제 볼(1)들이 충전(充塡)되고, 카트리지(10)의 전,후에는 유통공(11a)들이 뚫려진 캡(11)이 결합되며, 카트리지(10)는 금속하우징(20)에 삽입되고, 금속하우징(20)은 수도관(30)에 나사 결합되어 카트리지를 통과하는 수돗물이 정수처리 할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 여과조제 볼을 이용한 수도관 정수용 카트리지필터.
제 1항에 있어서,
상기 금속하우징(20)에는 수도꼭지(31)가 결합되어 정수(淨水)처리된 물을 배출할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 여과조제 볼을 이용한 수도관 정수용 카트리지필터.